QTZ80A塔机附墙杆计算方案特殊部位评估整改Word文档格式.docx
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工作工况
1220kN.m
20kN
337kN.m
非工作工况
1780kN.m
79kN
塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁。
其内力及支座反力计算如下：
（A）塔机工作状态时风荷载计算
1）工作状态时,垂直于塔机表面上的风荷载标准值；
0.63kN/m2
—风振系数，依据《建筑结构荷载规范》（GB50009）结构在84m高度处的风振系数按公式7.4.2条规定计算得
=1.59；
—风压等效高度变化系数，
=1.39；
—风荷载体型系数，
=1.78；
—基本风压，
0.20kN/m2
2）工作状态时,塔机风荷载的等效均布荷载标准值计算；
=0.63×
47.04/84=0.35kN/m
=0.63kN/m2
BH=0.35×
1.6×
84=47.04m2
式中：
—塔机工作状态时，风荷载的等效均布荷载标准值（kN/m）；
—塔机工作状态时，基本风压值取
0.20kN/m2；
—塔身单片桁架结构迎风面积（m2）；
—塔身前后片桁架的平均充实率取0.35；
B—塔身桁架结构宽度1.6m；
H—塔机计算高度84m。
3）工作状态时，作用在塔机上风荷载的水平合力标准值计算：
=0.35×
84=29.4kN
—作用在塔机上风荷载的水平合力标准值（kN）：
（B）塔机非工作状态时风荷载计算
塔机计算高度为84m,塔身方钢管桁架的截面为1.6m×
1.6m。
在非工作状态下，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009,基本风压取0.55kN/m2,地面粗糙度为B类。
1）非工作状态时,垂直于塔机表面上的风荷载标准值；
=0.8×
1.67×
1.78×
1.39×
0.55=1.82kN/m2
2）非工作状态时,塔机风荷载的等效均布荷载标准值计算；
=1.82×
47.04/84=1.0kN/m
=1.82kN/m2
49=27.44m2
3）非工作状态时，作用在塔机上风荷载的水平合力标准值计算：
=1.0×
84=84kN
2、支反力求解：
根据图1（塔机附着受力分析简图）和表1，并结合力学计算可以得出
（1）工作状态下：
R1工=98kN
（2）非工作状态下：
R1非工=180kN
3、附墙杆内力计算：
最高附着架以上的塔身结构基本暴露在建筑物之上的，而风载荷的方向是随着风向在变化的，且塔机可以在工况和非工况下作360°
回转，因此塔机上的不平衡力矩、横向力、风载荷等对塔身而言是变化的，水平方向的合作用力是可变的，为安全取其最大值计算。
假设合作用力为R3，方向如下图所示。
由力法可求出杆件的最大轴向内力。
1）工作状态：
工作状态时，塔身承受扭矩和支反力作用。
M=1220kN.mMk=337kN.m；
P3=20kNR3工=78kN；
0≤
360°
2）非工作状态：
M=1780kN.mMk=0；
P3=79kNR3非=180kN；
由于塔机四附着杆计算属于一次超静定问题，采用结构力学计算各杆内力。
力法的基本方程：
；
；
其中：
—静定结构的位移；
—F=1时各杆的轴向力；
—在外力M和R作用下时各杆件的轴向力；
—各杆件的长度。
考虑到各杆件的材料截面相同，在计算中将弹性模量与截面面积的积EA约去，可以得到：
/
各杆件的轴向力为：
以上的计算过程将
从
到360°
循环，解得每个杆件的最大轴向压力，最大轴拉力。
1）工作状态；
表2工作状态下杆件受力情况
杆件
杆1
杆2
杆3
杆4
最大轴向拉力（kN）
152
136
156
185
最大轴向压力（kN）
175
2）非工作状态；
非工作状态时，塔身只承受支反力的作用。
同理可以求出每个杆件在非工作状态下的最大轴向拉力和压力。
表3非工作状态下杆件受力情况
250
220
240
280
四、三角钢架结构计算；
（1）钢三角架水平斜撑杆计算；
由表2、表3可知,附墙杆的最大轴向承受压力为280kN，最长计算长度为6.0m,故本次附墙杆最大轴向承受压力设计值取N=1.2×
280=336kN，最长计算长度L取6.0m。
L3塔机附墙杆其最大轴向力标准值Nk=240kN，设计值N1=1.2×
240kN=288kN。
L4塔机附墙杆其最大轴向力标准值Nk=280kN，设计值N2=1.2×
280kN=336kN。
由《钢三角架受力分析图
（1）》可知,当塔机起重臂与钢三角架平行时，其附墙杆L3及L4受到的轴向压力最大，为N1=288kN，N2=336kN。
将附墙杆轴向力N1及N2分别分解为两个垂直方向的分力，由《钢三角架受力分析图
（2）》可知；
F1=N1×
COS65°
=288×
0.4226=122kN,P1=N1×
COS25°
0.9063=261kN,
F2=N2×
COS70°
=336×
0.3420=115kN,P2=N2×
COS20°
0.9396=316kN,
分别将以上两个分力合并为一个力；
F=F1+F2=122+115=237kN
P=P1+P2=261+316=577kN
由《钢三角架受力分析图（3）》可知,钢三角架主要受到来自附墙杆的F、P力，及钢三角架水平向斜撑杆受到的轴向力N，其轴向压力N为；
式中；
N—为钢三角架水平向斜撑杆所受到的轴向力。
本方案为考虑安全，钢三角架材料统一用16a槽钢制作，故取水平向斜撑杆3.5m杆进行计算，其受力也最大，由于杆件两端铰接，取计算长度为3.5m。
本方案主要考虑计算钢三角架水平向斜撑杆受力的计算。
《QTZ80A（5512）塔机附墙布置图》及钢三角架见图。
2）钢三角架组合截面特性；
附墙杆截面由16a槽钢焊接拼方设计而成，见下图。
16a槽钢截面参数
b=6.3cm
截面回转半径：
ix=5.52cm；
截面积：
A=2A1=2×
21.9cm2=43.8cm2；
对16a槽钢1-1轴的截面惯性距I1=73.3cm4；
Z0=1.8cm、e0=b-Z0=4.5cm。
截面对Y-Y轴回转半径；
2）杆件对Y-Y的长细比；
根据
杆件所用材料Q235b钢材，抗压强度设计值ƒ=215（N/mm2），b类截面，查表得附墙杆稳定系数φy=0.738。
3）计算杆件整体稳定性；
计算可知：
杆件对Y-Y轴截面整体稳定性满足安全要求。
由于杆件对X-X轴的截面惯性矩，要大于对Y-Y轴截面惯性矩，故不另行计算。
（2）钢三角架平面外竖向斜撑杆计算；
钢三角架平面外竖向受力主要是附墙杆的自重，及由于安装附墙杆时，附墙杆对钢三角架角度的安装误差，所造成的额外向下附加力。
1.附墙杆由14a槽钢拼方组成，L3杆及L4杆总长10.2m×
2=20.4m
14a槽钢自重0.1453kN/m，20.4×
0.1453=3.0kN
设计荷载P重=1.2×
3.0=3.6kN
由钢三角架受力分析图
（2）可见，附墙杆对钢三角架水平垂直力P；
根据安全要求，附墙杆安装时，对钢三角架的角度误差≤15°
，
由此得P垂直=577kN×
Sin15°
=577×
0.00436=2.6kN
P总=3.6+2.6=6.2kN
钢三角架竖向斜撑杆受到的轴向力N=P总/Cos45°
=6.2/0.707=8.8Kn
钢三角架竖向斜撑杆对Y-Y轴截面整体稳定性满足安全要求。
由于杆件对X-X轴的截面惯性矩，要大于对Y-Y轴截面惯性矩，故不另行计算。
（3）钢三角架与墙面固定螺栓计算；
由钢三角架受力分析图（3）可见，钢三角架共用12根M24mm螺栓与墙体连接，螺栓材料为Q235b。
钢三角架受到的拉力F=237kN,剪力P=577kN
螺栓面积A=
=
=452mm212×
452=5424mm2
螺栓在剪力和拉力联合作用下；
Q235b材料拉应力及剪应力许用应力为140N/mm2
钢三角架与墙体联接螺栓满足安全要求。
五、钢三角钢架结构受力分析图；
（见下图）
六、QTZ80A（5512）塔机附墙布置图：
QTZ80A（5512）塔机附墙布置图钢三角架名细表
序号
名称
型号规格
材料
数量
备注
1
附墙杆
14a槽钢拼方
Q235B
4（根）
1（套）
2
钢三角架水平向撑杆
16a槽钢拼方
1（根）
3
钢三角架水平向斜撑杆
4
水平向斜撑杆墙座
-14mm钢板
5
附墙框
厂方配套
6
附墙座
2（只）
7
钢三角架竖向斜撑杆
8
竖向斜撑杆墙座
1（块）
9
串墙螺栓
M24×
300mm
12（根）
10
七、钢三角钢架安装步骤；
钢三角钢架由（钢三角架水平向撑杆）、（钢三角架水平向斜撑杆）、（钢三角架竖向斜撑杆）、（水平向斜撑杆墙座）、（竖向斜撑杆墙座）5个部件组成。
墙座用M24螺栓与墙体连接。
主要工具准备；
1.电焊机，2.钻墙工具，3.手拉葫芦，4.必要的吊索工具及常用工具等。
1、根据（钢三角架水平向撑杆）上固定钢板上的4个螺栓孔的尺寸位置，在墙体相应位置完成4个
26mm钻孔。
用塔机将（钢三角架水平向撑杆）吊至墙体指定位置，用M24螺栓固定于墙上。
2、根据（水平向斜撑杆墙座）上固定钢板上的4个螺栓孔的尺寸位置，在墙体相应位置完成4个
用塔机将（钢三角架水平向斜撑杆）吊至相应位置，一端用
50mm销轴与（钢三角架水平向撑杆）端部销轴孔连接。
另一端与耳板用销轴连接后焊接于墙体固定钢板上。
3、根据（竖向斜撑杆墙座）上固定钢板上的4个螺栓孔的尺寸位置，在墙体相应位置完成4个
用塔机将（钢三角架竖向斜撑杆）吊至相应位置，一端用
八、钢三角钢架安装安全措施；
1、在安装钢三角钢架的建筑物钢管脚手架部位，钢管脚手架应加固、架宽，宽度应≥3m,确保安装工人有安全操作平台，防止工人悬空操作。
2、安装钢三角钢架前，指定技术人员向安装工人进行技术、安全交底，并责任明确。
3、操作工人安全防护用品齐全，高空操作人员必须正确佩戴安全带。
4、电焊工作时，必须落实防火措施。
5、钢三角架安装后落实验收手续。
6、附墙安装完毕后，落实三方验收手续，确保附墙装置安全后，塔机方可投入吊装施工。
说明：
1.钢三角架全部采用16a槽钢。
2.钢三角架所用钢板全部采用14mm厚钢板。
3.穿墙固定螺栓全部采用M24×
300,螺栓材料为Q235B。
4.杆件固定销全部采用
50mm销轴。
钢板应用钻床钻孔。
5.焊缝全部采用角焊缝，14mm厚钢板与14mm厚钢板钢板焊接，焊缝厚度为10mm，16a槽钢拼方根据结构采用间断焊接。
16a槽钢与14mm厚钢板钢板焊接，焊缝厚度为10mm。
焊缝长度按结构满焊。
焊条为E43型普通焊条。
6.钢三角架安装时，根据销轴连接后的实际尺寸，在墙上现场钻孔，钻孔直径应
≤30mm。
螺栓固定时，墙体两端应用钢板垫片。
长业建设集团有限公司
2014年9月16日
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